Фальцевальные машины в основном сконструированы в соответствии с двумя принципами функционирования (рис. 22):

• принцип кассетной фальцовки;
• принцип ножевой фальцовки, известный также как принцип перпендикулярной фальцовки.

Принцип кассетной фальцовки. Переплетный лист проходит через верхний и нижний валики в фальцкассету. Лист ударяется о задний упор, в результате чего в зоне кассеты за счет вращения фальцующих валиков из бумажного полотна образуется петля. Затем петля захватывается нижними фальцевальными валиками. При прохождении между фальцевальными валиками образуется сгиб.

Рис. 21
Предметы труда при обработке листа

Таблица 4
Варианты фальцовки

Таблица 5
Продукция, произведённая посредством фальцовки (примеры)

Рис. 22
Принципы фальцовки в листовых фальцевальных машинах:
а принцип кассетной фальцовки;
б принцип ножевой фальцовки

Принцип ножевой фальцовки. Лист для фальцовки подаётся между фальцевальным ножом и фальцевальными валиками. Фальцевальный нож ударяет лист по линии сгиба между фальцевальными валиками, и при прохождении между ними образуется сгиб.

Кассетная фальцевальная секция

Три фальцующих валика и одна фальцевальная кассета ограничивают фальцевальное пространство, в котором на бумаге образуется складка для сгиба. Правильная геометрия фальцевального пространства (диаметр и положение фальцующих валиков, формирование верхнего и нижнего входного отверстия кассеты), а также установка фальцевальной кассеты являются предпосылкой для надёжной и точной фальцовки. Вращающиеся фальцевальные валики обеспечивают бесперебойную работу фальцевальной секции. Для быстрой регулировки зазора между фальцевальными валиками служит регулировочное устройство, в зажим которого вводится такое количество полос бумаги, которое соответствует толщине сфальцованного листа (рис. 23).

Рис. 23
Принцип регулировки фальцевальных валиков (расстояние между валиками)

Особое значение для хорошего качества фальцовки имеет поверхность фальцевальных валиков. Они должны проводить лист без проскальзывания, с точным соблюдением рихтовки и без отмарывания. Наличие эластичных и устойчивых полиуретановых материалов с самоочищающимися свойствами привело к разработке валиков с "многослойной поверхностью", как показано на рис. 24.

В паре фальцевальных валиков в соответствии с вариантом 4 стальное и полиуретановое кольца вращаются в противоположных направлениях. Полиуретановые кольца обеспечивают проводку листа без проскальзывания, в то время как стальной корпус валика отводит электростатические заряды бумаги.

Рис. 24
Варианты фальцующих валиков с однородной многослойной поверхностью

Рис. 25
Кассетный фальцаппарат с четырьмя фальцевальными секциями и валами для инструмента

Из-за удара кромки листа об упор кассеты при фальцовке возникает типичный звук. Полностью это предотвратить невозможно. Поэтому кассетные фальцевальные устройства оснащены шумоподавляющими кожухами. Фальцевальная кассета — это стержневая конструкция с минимальной опорной поверхностью для листа. Упор кассеты, который обеспечивает положение сгиба при фальцовке на поверхности листа, может точно перемещаться в кассете. Образование складки для сгиба определяется также свойствами бумаги и скоростью подачи листа. Поэтому регулировка фальцевальных машин производится в зависимости от материала и производственной скорости.

Компактная конфигурация кассетной фальцевальной секции даёт возможность последовательно подключать эти узлы к фальцевальным аппаратам, как показано на рис. 25.

Как правило, в фальцаппаратах последовательно подключены от двух до восьми фальцевальных устройств (четыре вверху и четыре внизу); для специальных машин возможно значительное увеличение их числа. Неиспользуемые фальцевальные секции отключаются посредством отражателей (дефлекторов) листов, интегрированных в кассеты или в фальцаппараты. В кассетных фальцаппаратах можно выполнять только параллельный фальц (последовательные сгибы производятся параллельно друг другу).

Наряду с непрерывным рабочим процессом и высокой вариабельностью кассетных фальцаппаратов особо следует выделить некоторые их важные признаки:

• высокая производительность;
• незначительные допуски при фальцовке;
• простая конструкция.

Однако кассетные фальцаппараты чувствительно реагируют на:

• слишком лёгкую бумагу (< 40 г/м2) и слишком плотную бумагу (> 120 г/м2);
• высокий электростатический заряд печатной бумаги.

Ножевые фальцаппараты

Фальцуемый лист выравнивается по передней и боковой кромке и проводится между фальцевальным ножом и фальцевальными валиками. Нож опускается при соответствующем положении листа в фальцевальной секции, за которым следит оптоэлектронный сенсор, ударяет лист по линии сгиба между парой фальцевальных валиков (рис. 26).

Фальцевальный нож выполняет возвратные движения с определённым ритмом, опускается в контактную зону между валиками, сгиб выполняется очень точно. Фальцевальный нож имеет жесткую и в то же время лёгкую конструкцию.

Конструктивное построение ножевых фальцевальных секций не позволяет рационально параллельно их подключать, как это возможно при кассетной фальцовке. Для повышения вариабельности ножевых фальцаппаратов ножевая фальцевальная секция соединяется с кассетной. Если кассетная фальцевальная секция не используется, она закрывается дефлектором для листов. Кассетная фальцевальная секция производит фальцовку перпендикулярно ножевой фальцевальной секции.

Рис. 26
Схематическое изображение ножевого фальцаппарата

Для ножевых фальцаппаратов следует выделить следующие признаки:

• нечувствительность к экстремальным сортам бумаги;
• минимальные допуски при фальцовке.

По сравнению с кассетными фальцевальными машинами этот принцип имеет более дорогостоящее конструкционное построение и недостаточную вариабельность фальцовки.

Дополнительные функции в фальцевальных секциях

Перед и после фальцаппаратов устанавливаются пары инструментальных валов, которые выполняют дополнительные функции:

• разрезку;
• перфорирование;
• биговку;
• скрепление (например, склеивание, сваривание).

Размещение инструментальных валов ("ножевого вала") можно увидеть на примере простого кассетного фальцаппарата (рис. 27).

Рис. 27
Ножевые валы в кассетном фальцаппарате

На ножевых валах устанавливаются дисковые ножи. Форма дисковых ножей разнообразна, поэтому они используются не только для резки, но и для перфорирования, высечки, биговки (предлагается более 100 различных форм и размеров ножей). Ножи выбираются в соответствии с задачей обработки. Четыре примера перфорации показаны на рис. 28.

Рис. 28
Пример инструмента для перфорирования на ножевых валах (Heidelberg)

Для установки инструмента существует две возможности: либо ножевой вал вынимается из фальцаппарата, либо разделяющая прорезь инструмента разгибается настолько, что его можно двигать по валу.

Фальцевальные машины

Фальцевальные машины состоят из технологических функциональных устройств (фальцаппараты, самонаклады, выводные устройства и т.д.), которые в определённых случаях подключаются производителями машин к оборудованию или поставляются по требованию пользователя. Основные устройства приведены в табл. 6.

Кроме того, могут интегрироваться такие модули, как устройства для одновременного сшивания термонитками, устройства для оконной фальцовки или пресс для листов. Технологические модули с отдельными приводами подключаются в сеть посредством электронного модуля управления, который выполняет также контроль качества, управление заказом или машинную статистику.

В зависимости от используемых фальцаппаратов различаются:

• кассетные фальцевальные машины (рис. 29) и
• комбинированные фальцевальные машины (рис. 30).

Кассетные фальцевальные машины. В кассетных фальцевальных машинах могут соединяться до четырёх независимых кассетных фальцаппаратов. Положение фальцаппаратов по отношению один к другому может меняться в зависимости от заказа. Для выполнения перпендикулярных фальцев (каждый последующий фальц выполняется под углом 90° к предыдущему) фальцаппараты устанавливаются под углом 90° друг к другу. Фальцаппараты, как правило, оснащены фальцевальными кассетами (от 2 до 8), причём на первом фальцаппарате устанавливается большее количество кассет, а на последнем — только две фальцевальные кассеты.

В рамках одного типа фальцаппаратов существуют варианты устройств, дифференциация которых по величине характеризуется входной шириной отверстия для подачи листов, например 36, 52, 56, 66, 78, 94, 112, 142 см. Дифференциация вариантов производится по форматам печатных листов и сфальцованных листов.

Таблица 6
Основные модули фальцевальных машин

Рис. 29
Кассетная фальцевальная машина со звукопоглощающим кожухом, макс. формат 78х116 см (Topline TD 78, Heidelberg)

Рис. 30
Комбинированная фальцевальная машина (Proline Kl 55, Heidelberg)

Рис. 31
Круглостапельные самонаклады в фальцевальных машинах

В отличие от печатных машин, в которых лист подаётся в первый фальцаппарат, как правило, длинной стороной вперёд, т.е. поперёк, в фальцевальных машинах он подается вдоль, т.е. короткой кромкой листа вперёд.

В кассетной фальцевальной машине с четырьмя фальцаппаратами могут работать до 18 фальцевальных секций. Не существует таких заданий, при которых могли бы использоваться сразу все фальцевальные секции. Обычно количество сгибов на каждый сфальцованный лист составляет от одного до шести. Благодаря возможности переналадки фальцаппара тов с одновременным включением или отключением любого количества фальцевальных секций существует большое количество вариантов сфальцованных листов, что даёт возможность наряду со стандартными схемами фальцовки планировать и выполнять разнообразные виды специальной фальцовки. В этом многообразии заключается доминирующее преимущество кассетных фальцевальных машин.

На рис. 29 показана кассетная фальцевальная машина с круглостапельным самонакладом (рис. 31), тремя фальцаппаратами и одним выводным устройством.

Каждый фальцаппарат оснащён четырьмя фальцевальными секциями. В машине могут выполняться перпендикулярные фальцы. Если для выполнения заказа необходимо сделать восемь зигзагообразных фальцев гармошкой, то второй фальцаппарат можно повернуть на 90° и поставить прямолинейно после первого. Тогда выводное устройство размещается после второго фальцаппарата.

Комбинированные фальцевальные машины. Они состоят из комбинации кассетных и ножевых фальцевальных секций. На рис. 30 показана фальцевальная машина, в которую входит одна кассетная фальцевальная секция с 4-8 фальцевальными кассетами и 2-3 ножевыми фальцевальными секциями. Кассетная фальцевальная секция установлена перед ножевыми. Первая ножевая фальцевальная секция стоит под углом 90° к кассетной фальцсекции; вторая — под первой, и также предназначена для перпендикулярной фальцовки. Перед фальцаппаратом стоит самонаклад, а за ним — выводное устройство, которое в соответствии с выполняемой схемой фальцовки может продвигаться к двум или трём выходам. При необходимости эта комбинация может дополняться ещё одной кассетной фальцевальной секцией, расположенной в поперечном направлении. Для обычной фальцовки на полиграфических предприятиях, занимающихся отделочными процессами, такая вариабельность является достаточной. Кроме того, комбинированные фальцевальные машины отличаются целым рядом признаков:

• для них требуется меньшая площадь, и они дешевле кассетных фальцевальных машин;
• бумага с экстремальными свойствами (например, тонкая и толстая бумага) может более надёжно фальцеваться, чем на кассетных фальцевальных маши нах;
• машины быстро переналаживаются для выполнения следующего заказа.

Дифференциация ширины листов для этого типа машин: 56, 66, 78 и 94 см.

На рис. 30 показана комбинированная фальцевальная машина с шириной входного листа 55 см. Машина состоит из плоскостапельного самонаклада, комбинированного фальцаппарата и каскадного выводного устройства. Максимальный формат составляет 55х90 см. Фальцаппарат предназначен для перпендикулярной фальцовки.

Самонаклад. Степень конструктивного совершенства самонаклада определяет надёжность фальцевальной машины, так как при отделении листов от стапеля и подаче к фальцаппарату возникает большинство препятствий. В листовых фальцевальных машинах реализуются пять принципов построения самонаклада.

Круглостапельный самонаклад (рис. 31) является самым распространённым самонакладом для больших и средних тиражей, он используется, главным образом, для форматов, больших 70х100 см. Стапели вручную снимаются с поддонов, ставятся на накладной стол и там укладываются в виде каскада. Каскад подается при помощи ленточного транспортёра и оборачивающего цилиндра на стол для отделения листов. Отделяемый лист находится вверху. Вакуумный цилиндр производит отделение верхнего листа, а также вывод из самонаклада. Данный самонаклад является поточным самонакладом с высокой надёжностью. Недостатком является большая нагрузка на обслуживающий персонал при переносе стапеля на накладной стол и при каскадной укладке листов в стапеле.

Плоскостапельный самонаклад применяется для малых и средних тиражей и форматов, меньших 70х100 см. Принцип работы плоскостапельного самонаклада соответствует принципу работы самонакладов листовых печатных машин .

Самонаклад с поддонами редко используется при отделочных процессах. Как правило, он используется в фальцевальных машинах большого формата.

Плоскокаскадный самонаклад (рис. 32) используется для фальцевальных машин малого формата, которые обрабатывают малые тиражи (меньше 10 000 сфальцованных листов на каждый заказ).

Это безостановочный самонаклад. Отделение верхнего листа производится верхним вакуумным присасывающим цилиндром. Поэтому новый каскад листов должен пододвигаться под конец каскада листов, находящегося в самонакладе. Данный простой и надёжный принцип отделения предусматривается, в частности, для фальцевальных машин малого формата (ширина входного листа меньше 40 см). Каскад, находящийся в самонакладе, разрыхляется при помощи сопел раздувателя, которые располагаются на боковых стенках.

Рис. 32
Принцип плоскокаскадного самонаклада

Рис. 33
Принцип самонаклада с нижним присосом

Рис. 34
Каскадное выводное устройство фальцевальной машины

Рис. 35
Выводное устройство фальцевальной машины для тетрадей, уста новленных на корешок

Пневматический самонаклад с магазином и нижним выводом используется для самых малых форматов и тиражей. Самонаклад оснащён нижним передним присасывающим вакуумным цилиндром для отделения листа. Это безостановочные самонаклады. Но высота стапеля ограничивается до 8 см. Для фальцовки на промышленных предприятиях этот вид самонакладов не используется (рис. 33).

Приемно-выводные устройства. Приемно-выводные устройства фальцевальных машин ещё более много образны, чем самонаклады. В области вывода при помощи дополнительных агрегатов могут быть реализованы следующие задачи:

• обжим корешкового фальца (улучшает возможно сти обработки сфальцованных листов);
• снятие стапелей, что служит для рационализации промежуточного складирования, а также контроля количества продукции;
• обандероливание точного количества сфальцованной конечной продукции для отправки.

В отношении способа вывода существуют каскадные выводные устройства, выводные устройства, в которых листы установлены на корешок, выводящие вертикально установленные стапели, а также пачки.

В каскадных приемно-выводных устройствах (рис. 34) тетради укладываются последовательно каскадом, чтобы оператор машины мог брать их порциями, сталкивать в пачки и укладывать на поддон.

Такие выводные устройства являются очень распространёнными в отделочных процессах. Они недороги и просты в обращении. Существуют различные модификации таких выводных устройств. При производстве малых тиражей и при варьируемой структуре продукции эти выводные устройства оказались самыми эффективными.

В выводных устройствах для тетрадей (рис. 35), образуется лежащий горизонтальный стапель.

Возможно разделение приемной стопы (стапеля) на порции (пачки) посредством перемещения стапеля. Такие выводные устройства облегчают снятие пачек вручную и повышают производительность. Они применяются в фальцевальных машинах большой производительности, которые выполняют заказы с большими тиражами.

В выводных устройствах для формирования вертикального стапеля он образуется из тетрадей с обжатыми фальцами. Это выводное устройство должно быть соединено с устройством для обандероливания.

В выводных устройствах для формирования пачек они складываются в стапели высотой в 50 см, обжимаются между плитами и в сжатом состоянии обвязываются полипропиленовой лентой. Пачки устанавливаются на поддоны.

Приемно-выводные устройства имеют отдельный привод, их высота регулируется, так как они устанавливаются на различных выходах фальцевальной машины.

Поточная линия для фальцовки

Продукция со сложным оформлением и небольшим количеством страниц часто обрабатывается на поточной линии для фальцовки. Основным агрегатом таких поточных линий являются различные фальцаппараты. Они соединяются с секциями, которые могут:

• выполнять сложное склеивание соответствующими видами клея для различных целей (например, точное частичное склеивание полос);
• выполнять шитьё проволокой;
• подбирать части листа, а затем производить их отделку;
• наклеивать карты, почтовую корреспонденцию, образцы товара и т.п. на основной лист;
• резать, вырезать, надрезать, а также перфорировать, пробивать отверстия и т.д. (по сложным образцам/узорам);
• наносить на поверхность листа этикетки, печати и т.п.;
• персонализировать продукцию при помощи впечатывающих аппаратов для струйной печати и электрофотографии;
• формировать блоки для отправки посредством обвязывания.

Активно действующие звенья дополняются целым рядом звеньев логистики. Поточные линии для фальцовки находятся пока в начале своего развития. На предприятиях, специализирующихся на производстве рекламных средств, они являются доминирующими.

Схема фальцаппарата

При большом многообразии фальцаппаратов и специальных устройств производители фальцевальных машин были вынуждены создать систему обозначений для устройств. Для описания технических конфигураций используются символы. Эта форма изображения удобна и для операторов машин, поскольку при регулировке они работают с понятными графическими знаками. Символы, приведённые в табл. 7, используются для того, чтобы описать компоновку фальцевальных машин.

По этим символам составляется техническая конструкция фальцаппарата и конструкция всей фальцевальной машины. Таким образом, создаётся схема фальцаппарата (не путать со схемой фальцовки!). Схема фальцовки описывает необходимый вид и последовательность сгибов.

На рис. 36 показана схема фальцаппарата комбинированной фальцевальной машины.

Кассетная фальцевальная секция имеет переднюю и заднюю пару ножевых валов, а также две нижние и две верхние фальцевальные кассеты (также см. рис. 25). Четыре ножевые фальцевальные кассеты никогда не используются одновременно: после первого перпендикулярного сгиба лист подаётся либо налево, либо направо.

Максимальное количество выполняемых сгибов в этой версии составляет 7 (4 параллельных сгиба в кассетной фальцевальной секции и три перпендикулярных сгиба в ножевых фальцевальных секциях). Как правило, вместо двух ножевых фальцевальных аппаратов используется отдельный фальцаппарат, который переставляется в соответствии с требованиями схемы фальцовки. Выводное устройство также переставляется в зависимости от выхода листов в соответствии со схемой фальцовки.

Таблица 7
Символы для описания конструкции фальцевальных машин

Рис. 36
Схема комбинированной фальцевальной машины

Рис. 37
Схема кассетной фальцевальной машины

Кассетная фальцевальная машина на рис. 37 имеет обычную конструкцию, принятую в типографиях. Машина состоит из трёх кассетных фальцаппаратов, причём два первых фальцаппарата оснащёны четырьмя фальцевальными кассетами и двумя парами ножевых валов, третий — двумя кассетами и одной задней парой ножевых валов. Для выполнения перпендикулярных сгибов фальцаппараты должны быть установлены под углом 90° друг к другу. Ширина ввода фальцаппаратов ступенчатая, так как при перпендикулярной фальцовке ширина фальца может быть небольшой. Машина рассчитана на десять сгибов, которые из-за материально-технических ограничений не могут выполняться в ходе одного процесса. Вариабельность кассетных фальцевальных машин достигается посредством использования различных кассет и перестановки фальцаппаратов относительно друг друга. На рис. 29 показана кассетная фальцевальная машина, построенная в соответствии со схемой на рис. 37.